CN105445526A - 一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构 - Google Patents
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Abstract
一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构公开了包括：电缆线路、输入电源、电源控制模块、前端电流比较器、后端电流比较器、前端电压控制电流源、后端电压控制电流源、接口电路，所述输入电源与电源控制模块相连接，所述电源控制模块通过接口电路分别与前端电压控制电流源、后端电压控制电流源的正向输入端相连接，所述前端电压控制电流源输出端与补偿线圈N2组成回路；所述后端电压控制电流源输出端与前端电流比较器的补偿线圈N1、后端电流比较器的补偿线圈N1组成回路。本发明消除了负载电流的影响，实现电缆绝缘损耗电流的精确测量；消除电缆接地方式的影响和电缆绝缘护套破损对电缆绝缘电流测试的影响；进一步提高了的工频高压测量技术的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，属于电力系统中高电压工程技术领域。
背景技术
电缆线路已成为城市供电网络的主体，电缆绝缘状态直接影响电缆线路的安全运行，进而影响城市供电安全。通过相应的技术手段对电缆绝缘状态进行实时监测是确保城市供电安全的有效途径。测量电缆绝缘泄漏电流可直接反映电缆绝缘状态，并由电缆绝缘泄漏电流与电缆线路运行电压进行相位比较计算得到损耗因数等绝缘诊断用技术参数。
传统测量电流的设备有电流互感器，根据测量范围和精度要求设计不同规格的电流互感器。在电力系统中，大电流互感器在负载电流测试中得到广泛应用，小电流电流互感器可通过电力设备的接地线用于各种电力设备绝缘泄漏电流的检测。对电缆线路而言，采用小电流电流互感器通过电缆接地线测量电缆绝缘泄漏电流只适用于短段、屏蔽直接接地的电缆线路；而对于采用交叉互联接地方式的长电缆线路和电缆绝缘护套破损的电缆线路，小电流互感器根本无法实现电缆绝缘泄漏电流的测量。
对于采用交叉互联接地方式长电缆线路和电缆绝缘护套破损的电缆线路，有人提出了双电流互感器和异地同步测量技术实现电缆绝缘泄漏电流的测量技术。该技术用电缆首末端电流之差计算得到绝缘泄漏电流，由于电缆负载电流远大于绝缘泄漏电流，这种直接法测量很难保证绝缘泄漏电流的测试精度。
发明内容
目的：为了克服交叉互联接地方式长电缆线路和电缆绝缘护套破损的电缆线路中电缆绝缘泄漏电流无法测量及测量精度低的问题，本发明提供一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，包括：电缆线路、输入电源、接地电容、接地电阻，其特征在于：还包括电源控制模块、前端电流比较器、后端电流比较器、前端电压控制电流源、后端电压控制电流源、接口电路，所述电缆线路首端设置有前端电流比较器，所述电缆线路末端设置有后端电流比较器，所述前端电流比较器包括补偿线圈N1、补偿线圈N2、测量线圈Nd，所述后端电流比较器包括补偿线圈N1、测量线圈Nd；所述输入电源与电源控制模块相连接，用于控制输入电源Vin，所述电源控制模块通过接口电路分别与前端电压控制电流源、后端电压控制电流源的正向输入端相连接，所述前端电压控制电流源输出端与补偿线圈N2组成回路；所述后端电压控制电流源输出端与前端电流比较器的补偿线圈N1、后端电流比较器的补偿线圈N1组成回路；所述接地电阻Gx、接地电容Cx与电缆线路并联后接地。
所述前端电流比较器、后端电流比较器均采用穿心式电流比较器。
所述前端电压控制电流源、后端电压控制电流源均包括运算放大器。
作为优选方案，所述补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为10匝。
作为优选方案，所述补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为20匝。
有益效果：本发明提供的一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，采用两个穿心式电流比较器差动运行方式，消除负载电流的影响，实现电缆绝缘损耗电流的精确测量；采用两个穿心式电流比较器差动运行方式从被测电缆线芯获得绝缘泄漏电流的测量，消除电缆接地方式的影响和电缆绝缘护套破损对电缆绝缘电流测试的影响；采用穿心式电流比较器安装在电缆末端底部，通过电磁感应方式获得被测电流信息，电缆绝缘和屏蔽将高电压限制在电缆绝缘内部，电流比较器不直接接触高电压，因此运行安全，且适合任何电压等级；由于运算放大器的输入阻抗极低可近似为零，消除了一次电流互感器的复合数值误差和相角误差，进一步提高了的工频高压测量技术的测量精度。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为电缆首端用前端电流比较器结构示意图；
图3为电缆末端用后端电流比较器结构示意图；
图4为电压控制电流源结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，具体测量实施方式如下：首先，通过安装在电缆线路末端的后端电流比较器的测量线圈Nd输出电压Ud2的幅值和相位，并得到电缆末端电流I2，电源控制模块调整输入电源输出电压Vin，由Vin控制的后端电压控制电流源输出补偿电流I3，补偿电流I3通过前端电流比较器和后端电流比较器中的补偿线圈N1产生相应的磁势与电缆负载电流产生的磁势进行补偿，当满足安匝平衡原理I2=I3*N1时，补偿掉电缆负载电流在电缆末端的后端电流比较器中磁势的同时也补偿掉电缆首端的前端电流比较器中电缆负载电流所产生的磁势。
其次，电源控制模块根据前端电流比较器不平衡信号，电源控制模块调整输出电压Vin，由Vin控制的前端电压控制电流源输出补偿电流I4，直到前端电流比较器的测量线圈Nd输出为零，即Ud1=0。
最后，通过安匝平衡原理Ix=N2*I4计算得到电缆绝缘泄漏电流，Ix等同于接地电阻Gx的电流。
如图2-4所示，如测量电缆线路为110kV，则前端电压控制电流源、后端电压控制电流源采用的运算放大器，运算放大器工作电压Vs设置为正负15V，RB=RF=1000欧，电流感测电阻Rs设置为0.5欧，前端电流比较器、后端电流比较器的补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为10匝，当负载电流不大于4000A的电缆线路绝缘泄漏电流测量，绝缘泄漏电流可满足200A。
如测量电缆线路为220kV，则前端电压控制电流源、后端电压控制电流源采用的运算放大器，运算放大器工作电压Vs设置为正负15V，RB=RF=1000欧，电流感测电阻Rs设置为0.5欧，前端电流比较器、后端电流比较器的补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为20匝，当负载电流不大于4000A的电缆线路绝缘泄漏电流测量，绝缘泄漏电流可满足400A。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，包括：电缆线路、输入电源、接地电容、接地电阻，其特征在于：还包括电源控制模块、前端电流比较器、后端电流比较器、前端电压控制电流源、后端电压控制电流源、接口电路，所述电缆线路首端设置有前端电流比较器，所述电缆线路末端设置有后端电流比较器，所述前端电流比较器包括补偿线圈N1、补偿线圈N2、测量线圈Nd，所述后端电流比较器包括补偿线圈N1、测量线圈Nd；所述输入电源与电源控制模块相连接，用于控制输入电源Vin，所述电源控制模块通过接口电路分别与前端电压控制电流源、后端电压控制电流源的正向输入端相连接，所述前端电压控制电流源输出端与补偿线圈N2组成回路；所述后端电压控制电流源输出端与前端电流比较器的补偿线圈N1、后端电流比较器的补偿线圈N1组成回路；所述接地电阻Gx、接地电容Cx与电缆线路并联后接地。
2.根据权利要求1所述的一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，其特征在于：所述前端电流比较器、后端电流比较器均采用穿心式电流比较器。
3.根据权利要求1所述的一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，其特征在于：所述前端电压控制电流源、后端电压控制电流源均包括运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，其特征在于：所述补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为10匝。
5.根据权利要求1所述的一种运行条件下单芯电缆绝缘泄漏电流的测量结构，其特征在于：所述补偿线圈N1设置为200匝、补偿线圈N2设置为20匝。
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